日本、英国电网的频率为60Hz。需要进口电动机时,应认真阅读所购产品说明书,校核电气参数是否符合我国电网实际情况,以免造成不应有的损失。下面讨论额定频率为60Hz的三相异步电动机接在频率为50Hz的电源上,在电压和输出功率为额定值时,电动机的主磁通、转速、电流、损耗和功率因数的变化情况。
1、主磁通的变化
根据公式φ=U1/4.44K1W1f1。式中φ为气隙主磁通;U1为电源电压;f1为电源频率;W1为定子绕组匝数;K1为与电动机结构有关的比例常数。
可以看出,由于电源电压恒定不变,所以气隙主磁通φ必然随着频率f1的减小而增大。当频率减小(60-50)/60=1/6时,气隙主磁通φ就增加20%。
2、转速的变化
异步电动机的转速n=60f/p*(1-s),其中p为电动机的极对数, s为转差率,当转差率变化不大时,转速n基本上正比于频率f,即n2/n1=f2/f1 =50/60=0.83,所以n2=0.83n1,电动机转速变慢。
3、电流的变化
异步电动机的近似等值简化电路如下图所示。
由上面简化电路可得I1、Im、I2的表达式为:I1=Im-I2
I2=u1/[(r1+r2/s)+j(x1+x2)]
Im=u1/[(r1+rm)+j(x1+xm)]
其中u1为电源电压;I1、Im、I2分别为定子、转子和励磁电流;r1、r2、rm分别为定子、转子、励磁电阻;x1、x2、xm分别为定子、转子、励磁漏抗;s为转差率。由于r1《(x1+x2)、(r1+rm)《(x1+xm),故可略去r1和r2进行分析。由于转差率在50Hz和60Hz时相差不大,所以电流近似反比于电抗,而电抗x=2πf,所以当额定频率为60Hz的三相异步电动机接在频率为50Hz的电源上时,电流增大约20%。
4、损耗的变化
由上图可知:r1、r2、rm三个纯电阻元件不变,电动机的损耗为:
定子铜损:PCu1=mI12r1;
定子铁损:PFe=mIm2rm;
转子铜损:PCu2=mI22r2。
从以上表达式可以看出:当电流的增大约1.2倍时,电动机发热损耗将增加(1.2)2约1.44倍。
5、功率因数的变化
在电压和输出功率为额定值时,额定频率为60Hz的三相异步电动机接在频率为50Hz的电源上,气隙主磁通φ增加20%。在电动机电磁负荷设计时,线负荷(表示沿定子圆周上单位长度的安培导体数)和气隙磁通密度值决定了利用系数,直接影响电动机的有效材料用量,所以在电动机设计时为了最经济地利用铁芯材料,通常使磁通密度的额定值选在磁化曲线开始弯曲的“膝点”附近,所以在气隙主磁通为额定磁通时电动机运行最经济,气隙磁通的改变会影响到励磁电流和功率因数。φ>φe将引起磁路过饱和,从而使励磁电流增加,电动机功率因数降低。